Тепловой насос «воздух — вода»
По своему принципу действия схожи с предыдущим типом, однако они нагревают не напрямую воздух внутри помещения, а теплоноситель, который в свою очередь используется для отопления дома и приготовления ГВС.
Достоинства ТН «Воздух – вода»:
- не требует организация «внешнего контура» (бурения)
- надежность и долговечность
- высокие показатели эффективности (СОР) в осенний и весенний периоды
Недостатки ТН:
- Значительное снижение СОР при низких температурах (до 1,2)
- Необходимость оттаивания внешнего блока (реверсивный режим)
- Невозможность эксплуатации при температуре ниже -25 С — -30 С
Такие насосы в нашем климате все же не могут выступать единственным источником отопления. Поэтому они зачастую устанавливаются (по бивалентной схеме) в связке с дополнительным отопительным оборудованием (электрический, пеллетный, твердотопливный, дизельный котел, камин с водяной рубашкой). Также они подходят для реконструкции и автоматизации старых котельных, использующие традиционные виды топлива. Это позволяет большую часть года эксплуатировать систему в автоматическом режиме (нет необходимости загружать твердое топливо или заправлять дизельное топливо), используя только мощность ТН.
Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода
Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:
- Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления. Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
- Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
- Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.
Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ
Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода
Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:
- Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
- Умножают полученную сумму на 0,7.
- Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.
Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.
Производители тепловых насосов отопления воздух-вода
Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.
Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:
- Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
- Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
- Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
- Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.
Стоимость установки ТН воздух-вода
Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.
Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.
Характеристики оборудования
Внешне тепловой насос воздух-воздух напоминает блок кондиционера, бывает разных размеров
Тепловой насос «воздух-воздух» для отопления дома относится к оборудованию, принадлежащему сфере альтернативной энергетики. Задача такого теплонасоса – забрать тепло из воздушных масс на улице и им обогреть жилые и нежилые помещения. Для эффективной и бесперебойной работы нужно использовать какой-либо сгораемый вид топлива.
Визуально теплонасос напоминает инверторный кондиционер или сплит-систему, состоящую из внутридомового и наружного блока. Принцип работы больше напоминает холодильник, только с обратным действием.
Принцип действия и устройство
При разработке оборудования в основу легло физическое явление термодинамики – при испарении жидкость охлаждает поверхность, на которой рассеивается.
По такому принципу работают холодильники. Внутренняя полость оснащена трубками, по которым под высоким давлением циркулирует хладагент. Из полости морозильной камеры он поглощает тепло, при этом сам немного нагреваясь. Собранное тепло выделяется в комнату.
Для охлаждения хладагент сжимается в компрессоре. Фреон в каждом рабочем цикле изменяет свое агрегатное состояние из газообразного в жидкое и обратно.
При минусовой температуре в атмосфере содержится тепловая энергия, обогревающая дом
Тепловой насос «воздух-воздух» работает по аналогичному принципу, только тепло поглощает не из закрытой морозильной камеры, а с улицы. Даже если за окном минусовая температура, в атмосфере содержится тепловая энергия.
Оборудование включает в себя следующие сегменты:
- вентилятор и конденсатор для подачи прогретого воздуха в помещение;
- компрессор;
- медные трубки для транспортировки фреона между домом и улицей;
- испаритель с вентилятором принудительного обдува;
- расширительный клапан.
Преимущества и недостатки
На каждый потребленный кВт энергии устройство выдает 4 — 5 кВт тепла
Воздушные теплонасосы, как и другие любые виды оборудования, имеют достоинства и недостатки.
К числу основных преимуществ относят:
- Универсальность использования. С помощью данного вида оборудования удается обогревать и охлаждать помещения.
- Простота использования. Для эксплуатации системы достаточно установить необходимый температурный режим. Сделать это можно удаленно при помощи дистанционного пульта управления или непосредственно на дисплее.
- Экологичность. Благодаря таким системам у человека есть возможность полностью отказаться от сжигания дров, угля, природного газа и других видов топлива, которые засоряют окружающую среду продуктами горения.
- Приемлемая стоимость. Ценовая политика позволяет приобрести теплонасос практически всем желающим. Можно соорудить ее даже самостоятельно.
- Экономичность. Теплонасосы «воздух-воздух» имеют высокий коэффициент теплоотдачи при минимальных энергетических затратах. Оборудование выдает 4-5 кВт тепла за каждый потребленный 1 кВт электроэнергии.
- Пожаробезопасность. Для продуцирования тепла нет необходимости использовать горючие или пожароопасные составы. Даже нарушения в работе системы не способны повлечь за собой возгорание.
Обладатели сплит-систем выделяют следующие недостатки:
- при отсутствии энергоснабжения система работать не будет, при нестабильной подаче ресурса рекомендуется дополнительно устанавливать генератор;
- в воздухе в течение всего времени работы вентиляторов будет висеть пыль;
- при похолодании наблюдается рост электропотребления;
- эффективность работы системы зависит от температуры на улице;
- незначительный, но все, же шумовой фон.
Тепловые насосы типа «воздух-воздух» эффективны в работе, пока температура воздуха не опускается ниже -10 градусов. Если загородный дом построен в регионе с холодным климатом, дополнительно нужно устанавливать камин или котел.
Отличия от кондиционера
Обогрев насосом обходится дешевле, чем инверторным кондиционером
Визуально тепловой насос и кондиционер похожи, но технические и конструктивные характеристики разные.
Внешний тепловой насос используется для обогрева помещений на протяжении всего года. Кондиционер преимущественно используют для охлаждения помещения в жару.
Основная задача теплонасоса – обогрев, но многие модели способны и охлаждать воздух. Однако по энергоэффективности такие системы существенно уступают кондиционерам.
Кондиционеры тоже могут нагревать воздух в комнатах, но в этом случае они потребляют большое количество электроэнергии, что может в конце месяца «сильно ударить по карману».
Плюсы и минусы воздушных насосов.
К достоинствам можно отнести:
- Стоимость – первоначальные затраты ниже, чем у грунтовых и водяных установках; затраты на электроэнергию меньше в 3 раза, чем у электрокотлов; самоокупаемость через 3-7 лет эксплуатации.
- Долговечность – срок службы 25-50 лет.
- Независимость и безопасность – тепловая энергия производится без использования традиционных видов топлива: газа, твердого топлива, горючих смесей.
- Экологичность – отсутствуют выбросы в окружающую среду.
- Установка и эксплуатация – легкая установка оборудования – не требуется прокладки теплообменников в воде или земле, установки баков-накопителей и других агрегатов. Теплонасос воздух-воздух сразу готов к работе после подключения. Весь процесс работы автоматизирован и отслеживается датчиками. Не требуется регулярное обслуживание.
К недостаткам можно отнести:
- Зависимость от температуры за окном – КПД насоса зависит от наружной температуры, хоть современные установки способны работать при минус 15-25 градусах, эффективность при таких температурах значительно снижается.
- Обогрев больших площадей – для помещений с большой площадью может не хватить мощности одной установки и потребуется несколько тепловых насосов.
- Пыль – при перемещении воздуха с ним перемещается пыль, которая может вызывать аллергические реакции.
Тепловая мощность
Расчет тепловой мощности насоса и его подбор для определенного помещения потребует специальной таблицы соотношений площадей и мощностей, а также следующей формулы: V*T*K. Где: V — объем помещения; Т — разница температур воздуха вне помещения и внутри него; К — коэффициент рассеивания.
Коэффициент зависит от вида конструкции. Для простой деревянной без утепления используется К = 3-4, для построек с упрощенной кровлей и окнами с небольшой теплоизоляцией – К = 2-2,9, для стандартных зданий с двойной кладкой и кровлей, неплохой утепленностью К = 1 – 1,9. Наконец, для хороших строений с максимальной теплоизоляцией, качественной кровлей и толстым основанием пола используется коэффициент равный 0,6-0,9 (т.е. минимальный).
Расчет тепловой мощности производится следующим образом. Допустим, объем дома равен 144 м3, температуры наружного воздуха — 6° C, внутри дома требуется +20° C, разница составляет 26° C. Выбирается коэффициент. Предположим, улучшенная конструкция – 0,6. Требуемая тепловая мощность будет равна 144*26*0,6, что равно 2246,4 ккал/ч.
Выбор типа теплового насоса
Основным показателем этой системы обогрева является мощность. От мощности в первую очередь будут зависеть и финансовые затраты на покупку оборудования и выбор того либо иного источника низкотемпературного тепла. Чем выше мощность тепловой насосной системы, тем больше стоимость комплектующих элементов.
В первую очередь имеется в виду мощность компрессора, глубина скважин для геотермических зондов, либо площадь для размещения горизонтального коллектора. Правильные термодинамические расчеты являются своеобразной гарантией того, что система будет эффективно работать.
При наличии рядом с личным участком водоема наиболее рентабельным и производительным выбором станет тепловой насос вода-вода
Для начала следует изучить участок, который планируется для монтажа насоса. Идеальным условием будет наличие на этом участке водоема. Использование варианта типа вода-вода значительно сократит объем земляных работ.
Использование тепла земли напротив предполагает большое количество работ, связанных с выемкой грунта. Системы, которые в качестве низкопотенциального тепла используют водную среду, считаются наиболее эффективными.
Устройство теплового насоса, извлекающего тепловую энергию из грунта, предполагает проведение внушительного количества земляных работ. Закладывается коллектор ниже уровня сезонного промерзания
Использовать тепловую энергию грунта можно двумя способами. Первый предполагает бурение скважин диаметром 100-168 мм. Глубина таких скважин, в зависимости от параметров системы, может достигать 100 м и более.
В эти скважины помещают специальные зонды. При втором способе используется коллектор из труб. Такой коллектор размещается под землей в горизонтальной плоскости. Для этого варианта необходимо достаточно большая площадь.
Для укладки коллектора идеальными считаются участки с влажным грунтом. Естественно, бурение скважин обойдется дороже, нежели горизонтальное расположение коллектора. Однако не на каждом участке есть свободные площади. На один кВт мощности теплового насоса нужно от 30 до 50м² площади.
Сооружение для забора тепловой энергии одной глубокой скважиной может оказаться немногим дешевле рытья котлована
Но веский плюс заключается в существенной экономии места, что важно для владельцев небольших участков. В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах. В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах
В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах.
Отбор тепловой энергии в таких системах путем перекачивания грунтовой воды по замкнутому контуру, части которого расположены в скважинах. Такая система нуждается в установке фильтра и периодической чистке теплообменника.
Самая простая и дешевая схема теплового насоса основана на извлечении тепловой энергии из воздуха. Некогда она стала базой для устройства холодильников, позже согласно ее принципам разработаны были кондиционеры.
Самая простая тепловая насосная система получает энергию из воздушной массы. Летом она участвует в отоплении, зимой в кондиционировании. Минус системы в том, что в самостоятельном исполнении агрегат с недостаточной мощностью
Эффективность различных типов данного оборудования не одинакова. Наименьшими показателями обладают насосы, использующие воздушную среду. К тому же эти показатели напрямую зависят от погодных условий.
Грунтовые разновидности тепловых насосов имеют стабильные показатели. Коэффициент эффективности данных систем варьируется в пределах 2,8 -3,3. Наибольшей эффективность обладают системы вода-вода. Это связано, в первую очередь, со стабильностью температуры источника.
Надо заметить, что чем глубже расположен в водоеме коллектор насоса, тем стабильнее будет температура. Для получения мощности системы в 10КВт, необходимо около 300 метров трубопровода.
Основным параметром, характеризующим эффективность работы теплового насоса, считается его коэффициент преобразования. Чем выше коэффициент преобразования, тем эффективнее считается тепловой насос.
Коэффициент преобразования теплового насоса выражается через отношение показателей теплового потока и электрической мощности, затраченной на работу компрессора
Какой насос выбрать
Чтобы принять решение, какое устройство подобрать, следует учитывать факторы:
- ориентировочный бюджет – сколько денег владелец готов потратить на обустройство и подключение полной системы;
- что представляет собой имеющаяся или планируемая система отопления внутри дома – теплый пол, радиатор и т.д.;
- сколько кв.м владелец готов выделить на участке под создание коллектора;
- можно ли глубоко бурить;
- необходимость геологической экспертизы (если планируется установка геотермального зонда), чтобы понять, насколько глубоко должен размещаться коллектор;
- необходимо ли кондиционировать воздушный поток летом;
- будут ли монтироваться воздушно-отопительные приборы.
В процессе выбора рекомендуется обратить внимание на параметр «коэффициент трансформации тепла» (обозначается как ϕ). От него зависит, насколько эффективным будет действие устройства
Если при покупке указано, что ϕ=4, значит при потреблении электроэнергии 1 кВт, тепловой насос произведет 4 кВт теплоэнергии.
Важно при планировании бюджета учитывать не только затраты на приобретение насоса, но и будущие финансовые расходы на эксплуатацию. Часто эти параметры различаются
Например, при монтировании системы типа «воздух — вода» затраты на установку будут низкими, однако потребуются крупные вложения на эксплуатацию вследствие невысокой эффективности. Если необходимо минимизировать эксплуатационные расходы, тогда следует остановиться на выборе вертикального грунтового теплового насоса.
Стоимость грунтового или водного устройства и его подключения достаточно высока, потребуются крупные первоначальные вложения. Однако уже через 5-10 лет тепловой насос, использующийся для отопления, окупится. Поэтому принимать решение о необходимости приобретения данного приспособления следует на основе финансовых возможностей и условий возведения здания (типа местности, климата и т.д.).
Если, к примеру, глубокое бурение на участке невозможно, его площадь не позволяет разместить горизонтальный коллектор, а рядом отсутствуют водоемы, единственным решением остается монтаж воздушного теплового насоса для отопления дома.
Выбор редакции
Многолетний опыт производства и эксплуатации тепловых насосов в Северной Европе позволил нашим соотечественникам сократить область поиска самого выгодного способа обогреть свой дом. Реальные варианты существуют под любой запрос.
Надо обеспечить теплом контур ГВС или систему отопления жилого дома до 80 — 100 м²? Рассмотрите потенциал NIBE F1155 – его «интеллектуальная» начинка экономит без ущерба теплоснабжению.
Стабильную температуру в контурах тёплого пола, СО, ГВС коттеджа в 130 м² обеспечит Daikin EGSQH –здесь задействован теплообменник ГВС (180 литров).
DANFOSS DHP-R ECO выдаёт постоянный тепловой поток одновременно для всех потребителей. Возможность создания каскада из 8 ТН позволяет обеспечить теплом объект площадью не менее 3 000 м².
Каждая из указанных моделей – не безусловный, а базовый вариант. Если вы нашли подходящий ТН – просмотрите всю линейку, изучите опциональные предложения. Ассортимент оборудования большой, есть риск пропустить свой идеальный вариант.
Типы
Воздушные тепловые насосы делятся на агрегаты типа «воздух-воздух» и «воздух-вода».
«Воздух-воздух»
Этот прибор служит для прямого обогрева помещения. Тепловая энергия, извлеченная из окружающей среды с помощью наружного блока, идет внутрь здания и там нагревается конденсатором.
Для обогрева отдельных зон могут использоваться несколько внутренних блоков.
Тепловой насос типа «воздух-воздух» круглогодично поддерживает приятную температуру в здании, работая зимой на обогрев, а летом – на охлаждение.
В системах этого типа более низкая температура воздуха, проходящего через теплообменник (+20°- +25° С), что обеспечивает высокие показатели теплоотдачи.
Мощность воздушного насоса типа «воздух-воздух» — 4-18 кВт. Если подключить несколько подобных приборов в каскаде, то теплопроизводительность повысится до 56 кВт.
«Воздух-вода»
В агрегате этого типа жидкость используется как теплопоглотительная среда, ей передается температура нагретого фреона. Жидкость помогает отапливать помещения с помощью радиаторов, системы «теплый пол» и обеспечивать жильцов горячей водой для хозяйственных нужд.
Тепловая энергия берется из окружающего пространства с помощью наружного испарителя. Далее она поступает во внешний или внутренний теплообменник фреон-вода, там осуществляется нагрев теплоносителя.
Современные приборы этого типа обеспечивают подогрев жидкости до температурных значений от +30° С до +65° С и функционируют до температуры окружающего воздуха -25° С. У них более высокая температура стока, что, соответственно, приводит к более низкой по сравнению с приборами «воздух-воздух» теплоотдаче.
Мощность этих приборов составляет 4-16 кВт, этого достаточно для отопления и горячего водоснабжения качественно утепленных зданий, площадь которых составляет до 350 м2.
К подобному агрегату можно подключить резервный котел, который начинает работать в тех случаях, когда температура воздуха за окном превышает допустимые для функционирования теплонасосов температурные значения.
Производительность
Коэффициент производительности СОР (соотношение тепловой энергии к затраченной электрической) у насосов обоих типов равен 3: значит, на 1 Квт электроэнергии получаем 3 кВт тепла. Тратим меньше – получаем больше.
Но у агрегатов типа «воздух-вода» повышенные температурные значения жидкости на стоке снижают этот показатель, поэтому для сохранения высокого коэффициента в радиаторах нужно применять воду более низких температур, что потребует большего количества батарей.
Общие недостатки
Теплонасосы, работающие за счет воздуха, имеют низкий коэффициент преобразования тепловой энергии. Это связано с невысокими температурными значениями фреона в испарителе.
Особенности установки
Прежде всего, стоит отметить, что монтаж подобных систем требует определенной квалификации мастеров и лучше, чтобы он выполнялся профессионалами. Схема теплового насосасистемы воздух-воздух предполагает наличие двух блоков, наружного и внутреннего. Вся конструкция достаточно легкая, это позволяет устанавливать внешний блок даже поверх кровельного материала, например, черепицы.
При размещении внутреннего блока нужно руководствоваться принципом максимальной эффективности циркуляции нагретого воздуха по помещению. Его установка может быть произведена как на стене, так и на потолке.
Использование воздушного отопления как основного источника обогрева помещения предполагает создание сложной разветвленной системы воздуховодов
Протяженность и расположение воздуховодов должны быть тщательно рассчитаны специалистами монтажниками. Оптимальным решением для их маскировки станет установка натяжных потолков.
